Ornitinski ciklus: opis, shema i obilježja

Da bi se dobile pouzdane informacije o svijetu koje je čovjek proučavao, sva znanstvena djelatnost jasno je podijeljena po područjima, diferenciranim prema predmetima i fenomenima istraživanja. Tako je poznat takav dio znanosti kao što je biokemija - "znanost o kemijskom sastavu živih stanica i organizama, kao io temeljnim kemijskim procesima njihove vitalne aktivnosti". Jedan od tih kemijskih procesa je ornitinski ciklus. Razmotrite to detaljnije.

Što je "ciklus" u smislu biokemije?

Svrha biokemije je utvrditi funkcije tvari u tijelu i njihove interakcijske produkte. Potrebno je znati koje se kemijske reakcije provode, utvrditi neku pravilnost utjecaja određenih tvari na biokemijske procese, kako bi se znalo ne samo kako je uređen život, nego i, na primjer, stvoriti lijekove.

Jedno od temeljnih znanja o internim procesima je da je svaka stimulacija potrebna u bilo kojoj kemijskoj interakciji, inače će supstance međusobno vrlo sporo reagirati. U tijelu, ulogu prirodnih katalizatora za kemijske reakcije obavljaju enzimi.

Međutim, najčešće enzimski procesi nisu jedan korak. Oni postoje kao skup reakcija, spojenih u lance, koji su pak linearni ili razgranati ili ciklički.

Dakle, zaključujemo: ciklus u smislu biokemije je skup kemijskih reakcija, procesa koji čine sklop za određeno vremensko razdoblje (inače, samo poboljšani koncept "ciklusa").

Upoznavanje s konceptom

Da bi se započelo upoznavanje s ornitinskim ciklusom stvaranja ureje, vrijedi to što ima druga imena: inače se zove ciklus uree ili Krebs-Henzeleitov ciklus. To je potrebno znati kako bi se slobodno savladala razna znanstvena literatura.

Vjeruje se da su ornitinski ciklus u biokemiji otkrili G. Krebs i K. Henzeleit 1932. godine. Upravo su ti znanstvenici izvukli jednadžbe reakcije ovog ciklusa. Otkriće ovog skupa kemijskih procesa predstavilo je čovječanstvu prvi ciklički sustav u metabolizmu, čak i ispred opisa ciklusa trikarboksilne kiseline.

Kao i kod bilo kojeg otkrića, pouzdanost opisanog ornitinskog ciklusa stvaranja ureje dokazana je naknadnim istraživanjima. Osim toga, G. Cohen i S. Ratner su uspostavili međufaze u biosintezi ureje. Poznato je i mjesto reakcijske sekvence opisane u Krebsu i Henzelleitu: u jetri se javlja ornitinski ciklus.

Dijagram ciklusa

Kao što je ranije spomenuto, ornitinski ciklus je kombinacija enzimskih reakcija. To je najprikladnije prikazati ovaj biokemijski proces u obliku sheme, koja je prikazana na slici ispod.

Kao što se može vidjeti iz dijagrama, tijekom ciklusa oslobađa se anorganski fosfor, fumarna kiselina (osim uree), ali se ATP konzumira ili "energetska valuta" u tijelu. Također, "preliminarni" stupanj ornitinskog ciklusa je biosinteza tvari kao što je karbamoil fosfat: to je makroergijski spoj, koji je aktivan oblik amonijaka u metabolizmu, a aktivacija amonijaka je važna jer je ciklus ureje glavni način neutralizacije i eliminacije iz tijela takvog spoja kao amonijak.

Biokemija reakcija ornitinskog ciklusa

Prva reakcija ciklusa je sinteza karbamoil fosfata, ova reakcija je nepovratna, kao i sve kasnije enzimske reakcije dotičnog ciklusa. Dijagram prikazuje samo jedan od tri moguća mehanizma za sintezu ovog derivata amonijaka.

Zatim, rezultirajuća tvar ulazi u reakciju kondenzacije s ornitinom, tako nastaje citrulin, koji kroz međudjelovanje arginin-jantarne kiseline kondenzacijom s asparaginskom kiselinom i njenim raspadanjem rezultira argininom i fumaratom. Arginin se razlaže u ureu, koja je glavni proizvod koji izlazi iz ciklusa, kao i ornitin, koji nastavlja sudjelovati u ciklusu.

Važno je napomenuti da je svaka reakcija ornitinskog ciklusa katalizirana od strane pojedinačnog enzima. Cjelokupna reakcija ciklusa bez međuproizvoda prikazana je na slici ispod.

Koja je uloga ornitinskog ciklusa?

Naravno, svaki proces u tijelu ima određene, strogo rezervirane funkcije. Dakle, uloga ornitinskog ciklusa je, prvo, sudjelovanje metabolizma dušika u tijelu: pretvara se u ureu, koja se izlučuje iz tijela, čime se izbjegava nakupljanje toksičnih proizvoda (uglavnom amonijaka).

Drugo, jedan od međuproizvoda je arginin, a njegova prisutnost u tijelu je vrlo vrijedna i jednostavno nužna. Osim navedenih funkcija, postoji još jedna, daleko od sekundarne uloge ciklusa koji proučavamo.

Komunikacija ciklusa ureje s TsTK

TCA ciklus je ciklus trikarboksilne kiseline - inače poznat kao Krebsov ciklus ili citratni ciklus. To je jedan od najvažnijih procesa u tijelu, s beskonačnim brojem izvršenih funkcija.

Dakle, tvar kao što je fumarat je uključena u TCA ciklus. Budući da je shema i kratak pregled ciklusa ureje dani ne tako davno, nije teško prisjetiti se da je u jednoj fazi fumarna kiselina nusproizvod, čija se sol (fumarat) pretvara u malat, koji se zatim prenosi u mitohondrije, gdje uključeni u Krebsov ciklus! Nadalje, tijekom kemijskih transformacija malata oslobađaju se tri ATP molekule. I vrlo je važno uzeti u obzir, jer ti procesi samo kompenziraju biosintezu ureje (točnije, jednu od njegovih molekula).

Donja slika prikazuje dijagram iz kojeg je vidljiv odnos dvaju ciklusa.

Sve je usko povezano i sastavljeno u slagalicu zdravog funkcioniranja svake stanice našeg tijela!

Što uzrokuje kršenje ciklusa ureje?

Jedna od posljedica kršenja ornitinskog ciklusa je bolest poput hiperamonemije. To znači da je poremećen proces deaktivacije amonijaka, što dovodi do toksičnih učinaka na tijelo. Uzroci ovog problema podijeljeni su u dvije vrste: urođeni defekt ili stečeno oštećenje jetre.

U znanosti je poznato pet nasljednih bolesti koje su uzrokovane defektom pet enzima ciklusa ureje. Na donjoj slici prikazana su imena bolesti i prema tome enzim podvrgnut defektima.

Sekundarno (stečeno) oštećenje jetre uključuje posljedice, na primjer, ciroze i hepatitisa (slika ispod prikazuje ilustraciju bolesne jetre).

Koji su simptomi problema u ciklusu ureje i je li moguće postaviti dijagnozu?

Simptomi za različite vrste problema u procesu biosinteze ureje vrlo su raznoliki: od mučnine, povraćanja, vrtoglavice i gubitka svijesti do edema mozga, epilepsije, mentalnog zaostajanja i slabljenja imunološkog sustava. Međutim, vrlo je teško donijeti odluku o tako ozbiljnom problemu. U kontekstu kliničkih ispitivanja, moraju se provoditi testovi krvi i urina kako bi se utvrdile povišene razine određenih tvari (oni gledaju na sadržaj amonijaka u krvi, sadržaj metabolita ornitinskog ciklusa u urinu, kao i aktivnost enzima u stanicama jetre). To je logično, jer kršenje ciklusa na određenom stupnju dovodi do činjenice da dolazi do neravnoteže, povećava se koncentracija određenih tvari, odnosno prelazi normalni raspon koji je siguran za život.

Stoga je odgovor prilično jednostavan i očigledan: bolje je ne pokušavati na bilo koji način pokušati prepoznati probleme u funkcioniranju ornitinskog ciklusa sami, već pribjeći liječničkoj pomoći ako sumnjate u sebe ili svoje najmilije.

Biokemijski ciklusi

Naravno, glupo je vjerovati da je ornitinski ciklus jedinstven na svoj način. Već smo ranije uspostavili vezu s drugim ciklusom poznatim u biokemiji. U ovoj fazi znanost poznaje mnogo precizno ciklički organiziranih sustava za provedbu višestupanjskih kemijskih transformacija koje se događaju u živim organizmima. No, naravno, nije svaki student široko poznat. Međutim, svakako je vrijedno znati nazive takvih pojava kao što nam je ornitinski ciklus već poznat, Krebsov ciklus (prikazan na slici ispod) i Coreyjev ciklus.

Poznavanje tih osnova biokemije pomaže liječnicima, biolozima i farmaceutima u pronalaženju i uklanjanju neuspjeha u radu ljudskog tijela. To će vam omogućiti da brzo izliječite bilo koju osobu i pružite mu priliku da živi puno godina, ne brinući se da ima opasne abnormalnosti koje mogu dovesti do smrti.